中职课件《彩色电视机原理》项目十三 彩色电视机中新技术的应用

彩色电视机原理与维修主讲老师PrincipleandmaintenanceofcolorTVsets项目十三彩色电视机中新技术的应用任务一大屏幕彩色电视机中的新技术任务二色电视机中的数字机顶盒任务三液晶电视机任务四

背投式彩色电视机项目十三彩色电视机中新技术的应用通过本项目的学习，让学生学习大屏幕电视机各技术特点的具体含义、顶盒的种类及功能、液晶显示板的工作原理及背投式彩色电视机的性能特点。学习重点任务一大屏幕彩色电视机中的新技术目前，人们把21英寸以下的彩色电视机统称为中小屏幕彩电，把25英寸以上的彩色电视机统称为大屏幕彩电。常采用的屏幕尺寸系列是25英寸、29英寸、33英寸和37英寸等。这样大幅的画面加上鲜艳逼真的色彩，使人具有身临其境的感觉。但是，屏幕尺寸的加大，不但要求显像管要有高亮度、高清晰度等优良性能，而且给彩色电视机整机设计(如机械结构、电路元器件配套等)提出了一系列的要求，如显像管偏转电流要达到3.5A(峰-峰值)以上，场偏转电流达到2A(峰-峰值)左右，这就要求行、场输出电路能够提供足够大的输出功率，显像管阳极高压可达到25kV以上，这对行输出变压器的要求更高；屏幕尺寸的加大，加之是超平面，必然引起图像几何尺寸的严重失真。为此，大屏幕彩色电视机要设置性能优良的枕形失真校正电路等。活动一大屏幕为了满足用户多方面的需要，设计大屏幕彩色电视机往往要考虑多种特殊功能。目前常用的功能有以下几点。(1)具有较强的红外遥控功能。它不但可以实现定时关机、屏幕显示等功能，而且非常方便用户的使用与调整。如电视频道的预置，图像对比度、亮度、色饱和度、音量和静音等多项常用调节的遥控操作，还可以实现低音、高音、音调平衡、环绕声和电视与视频信号(如录放像机、激光视频盘机输出和音频)的切换等多项自动控制。(2)具有多路AV输入/输出，S视频端子输入。丰富的接口功能使之能够与高质量的磁带录像机、激光视盘机连接，作为它们的显示终端，也可与家用个人计算机连接，作为计算机的终端显示器。任务一大屏幕彩色电视机中的新技术活动二多功能(3)具有接收CATV增补频道的功能。CATV增补频道是在VHF、UHF电视频段空隙中间增加的频段，而且只允许在有线电视网中用于传输电视节目。CATV增补频道中的Z1～Z5频道的频率范围为223～447MHz。由于有线电视系统采用的是令频道、高电平和闭路传输的形式，因而对彩色电视机有一些特殊的要求。因此，大屏幕彩色电视机不但能接收各个无线电视广播频段的电视节目信号，而且也能接收CATV增补频道的电视节目信号。(4)具有立体声或多伴音的功能。为使电视节目收看者有亲临现场感的效果，大屏幕彩色电视机应具有立体声的功能，或者在电路设计上附加延时和混响电路，使其获得环绕立体声的效果。对于多民族或特殊地区，应具有多伴音的接收功能，如普通话与英语、普通话与当地少数民族语言等。(5)具有卡拉OK功能。大屏幕彩色电视机附加的卡拉OK功能，更加丰富了普通家庭的娱乐生活。任务一大屏幕彩色电视机中的新技术活动二多功能(6)具有图文电视接收功能。随着信息时代步伐的加快，传送电视新闻、股市行情、外币汇率、天气预报和广告等各项公众服务信息的图文电视已高速发展。因此，大屏幕彩色电视机接收图文电视的功能为越来越多的用户提供了便利。(7)具有卫星电视节目信号接收功能。由于卫星电视节目信号相对而言不受传输距离的影响，受地面干扰也比较小，加上卫星电视节目具有信息量大和图像伴音信噪比较高等优点，所以卫星电视系统发展得很快，也越来越受到用户的青睐。(8)具有适应电网电压范围广等功能。由于我国不同地区、不同用户的电网交流电压波动范围大，有些用户家中交流电源电压最低为130V左右，最高可达到260V左右。为了确保在此大波动电源电压的范围内彩色电视机电源的设计，其适应的交流输入电压范围应相当宽，必须可达90～280V。另外，大屏幕彩色电视机，在无信号的情况下，应具有蓝屏或黑屏等静噪功能，并且无信号在5min左右能自动关机。任务一大屏幕彩色电视机中的新技术活动二多功能随着我国国际地位的提高，我国同各国、各地区的文化交流日益频繁和电视节目的多样化，以及卫星电视广播的开播等，给人们提供了更多节目源。同时，与欧美、日本、俄罗斯等录像带及激光视盘的交流等，要求大屏幕彩色电视机除能接收本国制式广播电视信号外，还能接收世界上各种制式的电视节目，这就是所说的应具有国际线路或全制式或世界制式接收功能。就彩色制式而言，目前只有3种，即NTSC制式(用于北美地区和日本)、PAL制式(用于中国大陆、北欧地区、英、德等国家)和SECAM制式(用于俄罗斯、法国和东欧、北非等地区)。对第二伴音中频而言，世界范围内主要有4种，即4.5MHz(为M制式)、5.5MHz(为B/G制式)、6.0MHz(为I制式)和6.5MHz(为D/K制式)。任务一大屏幕彩色电视机中的新技术活动三多制式就色副载波频率来讲，有3.58MHz和4.43MHz之分。就场扫描频率而言，有50Hz和60Hz之别。因此，将上述制式采用不同的组合方式，就可得到多种制式的概念。这就是人们常在大屏幕彩色电视机包装箱上或说明书内常见到的11制式、21制式或28制式等之含义。在这些制式当中，有电视机发射的制式和一些特殊制式，后者主要用于录放像机、激光影碟机等输出的视频信号，从AV端子进入大屏幕彩色电视机。在此将所谓的21制式列于表，供读者帮助用户选购大屏幕彩色电视机时参考。任务一大屏幕彩色电视机中的新技术活动三多制式任务一大屏幕彩色电视机中的新技术活动三多制式大屏幕彩色电视机21制式明细表任务一大屏幕彩色电视机中的新技术活动三多制式大屏幕彩色电视机21制式明细表由于屏幕尺寸的加大和功能的增加，人们对大屏幕彩色电视机技术性能的要求越来越高。除了安全可靠外，如何改善和提高图像与伴音质量，是十分突出的技术问题。国产大屏幕彩色电视机为了获得高质量图像的效果，首先采用了20世纪90年代具有世界先进水平的大屏幕显像管，同时，在电路设计上采用了许多新型的单元电路、新技术来加宽频带、消除干扰和改善动态特性，消除了普通电视机图像细节模糊、缺乏层次感等问题，使图像更加清晰，更加逼真悦目，从而获得比较完善的高质量图像。与此同时，屏幕彩色电视机都增加了立体声、重低音和环绕声等功能，以及采用音响效果更佳的机箱结构。于是，大屏幕彩色电视机的用户在欣赏高质量彩色图像的同时，也能陶醉在高质量的伴音声中。由于大屏幕彩色电视机整机功耗较大，彩色显像管阳极电压更高，因而在电源电路中常设置过压、过流保护电路及高压稳定电路，使整机的安全性和可靠性得到了保证。任务一大屏幕彩色电视机中的新技术活动四高性能任务二彩色电视机中的数字机顶盒机顶盒(SetTopBox，STB)是目前业内使用频度较高的一个名词。商家纷纷推出的机顶盒品种繁多，但性能和用途却可能完全不同，造成这种情况的原因就是“机顶盒”这个名词的含义较为广泛。顾名思义，机顶盒就是放在电视机顶上的一个盒子，是电视机的一个附加部件，其目的是提高电视机的性能或增加功能。已经推出的机顶盒就有以下几种。1.付费电视机顶盒付费电视机顶盒又称解扰机顶盒。电视台为了对某些节目进行收费，就对这些节目进行加扰。用户如果要收看这些节目，就必须安装一个解扰机顶盒进行解扰，只有交了费的用户才能正常收看电视。活动一机顶盒的分类及功能2.图文电视机顶盒数字技术出现以后，人们就希望能够采用现有的电视传输系统进行文字和图形的传输。电视的场逆程中有很多空间，这些空间可以用来插入数字信息。欧洲最早采用这种技术在电视下面插入字幕，以后这种字幕机做到电视机里面去，用户可以自如地开闭字幕，甚至可以选择文字的种类。现在图文电视又有了进一步的发展，例如用来传送股票信息或其他服务信息。当信息量更大时，还可以把整个正程也用来传送文字图形信息。但是，这种系统毕竟是在模拟技术上发展起来的，它具有很多先天性缺陷，例如误解率高等等。任务二彩色电视机中的数字机顶盒活动一机顶盒的分类及功能3.网络电视机(WebTV)机顶盒20世纪90年代中期，Internet(因特网)在全世界的快速发展和普及，人们萌发了用电视机作为显示终端上网的想法，于是在微软公司的“维纳斯计划”和凯思公司的“女娲计划”的催化下产生了网络电视机(WebTV)机顶盒。维纳斯计划实际上是一个WindowsCE推广计划，只不过在推出WindowsCE的同时，捆绑了一个机顶盒硬件平台。它利用电话网络作为传输介质，利用电视机作为显示终端，实现家庭电视机网上浏览、电子邮件收发和双向信息的交流功能，使电视机具有类似于多媒体计算机的功能。因此，可以将其看成是一种非PC类的因特网接入设备。随着因特网的不断发展，因特网接入设备的前景是非常好的，但这种机顶盒占用了用户家中的电话线和电视机，却只能实现上网功能，对用户来说，几乎是得不偿失的。电视机的最大优势是显示视频，最大的作用还是娱乐，但这种机顶盒不论是硬件还是软件，均不支持视频应用。任务二彩色电视机中的数字机顶盒活动一机顶盒的分类及功能而且，电视接收机的显示屏以远距离欣赏节目为主，其清晰度、帧频和幅射等方面的指标不如计算机显示器，用来显示网页内容、进行信息处理和交流是不方便的。由于这个缺陷，因此就注定了它的前景不会太好。4.数字电视机顶盒1998年11月，美国和欧洲HDTV试播后，又一次掀起了机顶盒的高潮。这次的机顶盒称作数字电视机顶盒，其主要功能就是将接收下来的数字电视信号转换为模拟电视信号，使用户不用更换普通模拟电视机就能收看到数字电视节目。下面所要介绍的机顶盒就是指这种数字电视机顶盒。根据信号传输媒介的不同，数字电视机顶盒又可分为卫星数字电视机顶盒、有线数字电视机顶盒和地面数字电视机顶盒。这3种数字电视机顶盒的主要区别在于解调部分。任务二彩色电视机中的数字机顶盒活动一机顶盒的分类及功能(1)卫星数字电视机顶盒。卫星数字电视机顶盒又称为集成接收解码器(IntegratedReceiverDecoder，IRD)，用来接收数字卫星广播节目。目前，我们所看到的许多卫视节目都是有线电视台通过专用的IRD接收下来后，再通过有线电视网送入到用户家中。个人用的IRD在我国并不普及，但在国外，卫星直播还是具有较好的市场。(2)地面数字电视机顶盒。地面数字电视机顶盒的主要功能是接收通过地面广播信道传输的数字电视信号。目前，世界上已存在着3种地面数字电视广播标准：欧洲的DVBT、美国的ATSC和日本的ISdBT。它们分别使用不同的调制与信道编码方案。因此，适合不同国家和地区的地面数字电视机顶盒应该按照相应的数字电视广播标准来生产。任务二彩色电视机中的数字机顶盒活动一机顶盒的分类及功能我国于2003年完成《地面数字电视广播系统信道编码与调制规范》的制定。(3)有线数字电视机顶盒。由于有线电视(CATV)网络有着较好的传输质量、较宽的信道带宽以及电缆调制解调器技术的成熟，使得该类机顶盒可以支持几乎所有的广播和交互式多媒体应用，并被业界广泛看好。有线数字电视机顶盒提供的基本功能包括以下几项内容。1）数字电视广播节目的接收，提供高质量的视频和音频输出。2）作为用户前端设备，它是用户控制交互电视的接口，因此，应提供系统交互操作，具有回传信道。3）需要提供一个友好的界面，便于用户使用和控制；具有电子节目指南(EPG)功能，通过交互操作，用户可以方便地选取自己所需的节目。4）集成CA系统。5）集成中间件系统，支持软件在线升级功能。任务二彩色电视机中的数字机顶盒活动一机顶盒的分类及功能6）支持数据广播应用，向用户提供股市行情、票务信息、电子报纸和热门网站等各种信息以及软件在线升级功能。软件在线升级可看成数据广播的应用之一。数据广播服务器按DVB数据广播标准将升级软件广播下来，机顶盒能识别该软件的版本号，在版本不同时接收该软件，并对保存在存储器中的软件进行更新。7）支持交互式多媒体应用，包括因特网接入、电子邮件、IP电话、视频点播、互动游戏和网上购物等等。有线数字电视机顶盒可通过内置的电缆调制解调器、浏览器，方便地实现因特网接入、发送电子邮件和IP电话功能。同时机顶盒也可以提供各种接口与PC机相连，用PC机与因特网连接。视频点播功能能让用户在他所希望的时间和地点收看想看的节目，这是服务提供商的主要目标。有线电视数字机顶盒利用交互式的数据信道和广播信道，为实现该功能提供了理想的技术基础。任务二彩色电视机中的数字机顶盒活动一机顶盒的分类及功能数字电视革命是电视发展史上具有里程碑意义的重大事件。数字电视带来的不仅仅是音、视频质量的极大提高，更重要的意义在于它与计算机、通信网络技术的相互融合提供其他形式的多种增值业务，开辟走向信息高速公路和多媒体通信的未来之路。数字电视接收机和原来的模拟电视接收机的概念大不相同。数字电视接收涉及的技术非常复杂，除了进行解调、信道解码、解复用和音/视频信源解码等恢复节目信号的处理外，还要实现CA控制、交互操作、网络通信和多媒体信息处理等功能。但现有的大量模拟电视机不可能在一朝一夕间被淘汰，为了使现有的模拟电视机能够收看到数字电视节目，需要开发一种具有上述功能的数字电视机顶盒。可以说，在未来10年内，数字电视机顶盒将作为模拟电视与数字电视共存期内的过渡产品，是模拟电视转向数字电视的桥梁。任务二彩色电视机中的数字机顶盒活动二数字电视机顶盒的发展过程按照数字电视机顶盒的软硬件配置，可以将其发展过程划分为3代：(1)第一代数字电视机顶盒。第一代数字电视机顶盒都是基于嵌入式的实时操作系统来编制应用程序，我们也称之为硬件机顶盒。硬件机顶盒一般无中间件系统，有(或无)CA系统，只有简单的本地交互功能，无回传信道，可扩展性差。(2)第二代数字电视机顶盒。第二代数字电视机顶盒是在硬件机顶盒中增加了中间件系统，应用程序都是基于中间件编制的，有CA系统，有简单的交互功能，有(或无)回传信道。(3)第三代数字电视机顶盒(软件机顶盒)。第三代数字电视机顶盒具有回传信道和高级交互功能；具有开放的中间件系统，应用程序都是基于标准的中间件及Java语言编制；具有开放的CA系统平台，可以实现同密和多密接收。任务二彩色电视机中的数字机顶盒活动二数字电视机顶盒的发展过程随着软件无线电技术的发展，未来的数字电视机顶盒将采用软件无线电技术，以可编程的高速数字信号处理器(DSP)作为其硬件基本平台，再附加射频处理单元和输入/输出接口，将尽可能多的应用功能用软件来实现。我们称这种机顶盒为软件机顶盒。软件机顶盒具有升级灵活性和开放性，是未来机顶盒的发展方向。软件机顶盒系统为实现设备的多标准性、多业务适应性和功能扩展性提供了灵活开放的解决方案，它可以通过在线软件下载升级，满足支持多种数字电视广播标准的技术要求，有着广阔的应用前景。任务二彩色电视机中的数字机顶盒活动二数字电视机顶盒的发展过程任务三液晶电视机如图所示是液晶电视机显示器部分的结构示意图，它同普通显像管电视机相比，主要是显示器件不同。液晶电视机采用彩色液晶板作为显示器件，液晶显示板具有重量轻、体积小(薄型)的特点。它作为显示器，除了在笔记本计算机中被广泛应用之外，在彩色电视机中取代显像管制成超薄型电视机，受到消费者的普遍欢迎。活动一液品电视机的基本特点显示器部分的结构示意图液晶显示板是由一排排整齐设置的液晶显示单元构成的，一个液晶板有几百万个像素单元，每个像素单元都是由R，G，B3个小的单元构成的。像素单元的核心部分是液晶体(液晶材料)及其半导体控制器件。液晶体的主要特点是在外加电压的作用下，液晶体的透光性会发生很大的变化。如果使控制液晶单元各电极的电压按照电视图像的规律变化，在背部光源的照射下，从前面观看就会有电视图像出现。液晶体是不发光的，在图像信号电压的作用下，液晶板上不同部位的透光性不同。每一瞬间(一帧)的图像相当于一幅电影胶片，在光照的条件下才能看到图像。因此，在液晶板的背部要设有一个矩形平面光源。液晶显示板的剖面图如图所示，在液晶板的背部设有光源，在前面观看屏幕的显示图像是透过液晶层的光图像，液晶层的不同部位的透光性随图像信号的规律变化，就可以看到活动的图像，即随电视信号的周期不断更新的图案。任务三液晶电视机活动一液品电视机的基本特点液晶显示器剖面图任务三液晶电视机活动一液品电视机的基本特点将电视信号变成驱动水平和垂直排列的液晶单元的控制晶体管就可以实现液晶板的驱动，这些驱动集成电路安装在液晶板的四周就可以组装成液晶显示板组件，如图所示。任务三液晶电视机活动一液品电视机的基本特点液晶显示板的结构液晶是一种既具有晶体性质又具有液体性质的物质，故取名为液态晶体，简称液晶。通过研究发现，液晶有4个相态，分别为晶态、液态、液晶态和气态，且4个相态可相互转化，称为“相变”。相变时，液晶的分子排列发生变化，从一种有规律的排列转向另一种排列。后来发现，引起这一变化的原因是外部电场或外部磁场的变化。同时，液晶分子的排列变化必然导致其光学性质的变化，如折射率、透光率等性能的变化。于是科学家利用液晶的这一性质做出了液晶显示板，它利用外加电场作用于液晶板改变其透光性能的特性来控制光通过的多少来显示图像。液晶显示板是将液晶材料封装在两片透明电极之间，通过控制加到电极间的电压即可实现对液晶层透光性的控制。任务三液晶电视机活动二液晶显示板的工作原理彩色液晶显示板的原理如图所示。在液晶层的前面设置由R，G，B栅条组成的滤波器，光穿过R，G，B栅条，就可以看到彩色光，由于每个像素单元的尺寸很小，从远处看就是R，G，B合成的颜色，与显像管R，G，B栅条合成的彩色效果是相同的。这样，液晶层设在光源和栅条之间实际上很像一个快门，每秒钟快门的变化与电视画面同步。如果液晶层前面不设彩色栅条，就会显示单色(如黑白)图像。任务三液晶电视机活动二液晶显示板的工作原理彩色液晶显示板的原理任务四背投式彩色电视机我国自20世纪70年代开始播出彩色电视节目信号以来，彩色电视机经历了30多年的发展，其性能、功能方面都有了许多改进，这一点可以从几方面得到体现：从最早的琴键式预置电视机发展到遥控操作控制电视机；从球面显像管彩色电视机发展到平面直角彩色电视机、超平面彩色电视机、纯平面彩色电视机和现在流行的等离子体彩色电视机、倍频彩色电视机、高清晰度的背投式彩色电视机等。随着数字技术的发展和应用，原来广泛采用隔行扫描、场频50Hz的彩色电视机已发展为逐行扫描、场频100Hz的彩色电视机，从根本上提高了图像清晰度，消除了图像闪烁现象。另外，许多功能在彩色电视机的发展中得到了改进或增加，如从单画面彩色电视机到双画面彩色电视机，又发展到多画面彩色电视机。随着数字化在彩色电视机中应用程度的提高，一些彩色电视机的上网浏览功能、游戏功能也将得到进一步的发展。人们观看普通的电视接收机都是直视的，即电子束轰击荧光粉后发出的光直接由人眼感光而得到效果，由接收机电路处理的电信号经过显像管的电光转换形成的图像不再进行光路换转。很显然，这种显像方式的光学系统最简单，光的利用率也最高。但是，在目前，由于接收机的显示器件仍然以CRT(阴极射线管)为主流，而CRT的最大尺寸也只能做到42英寸左右，并且体积和质量都不易降低。针对CRT显示器件的这种缺陷，在电视发明之后不久，人们就提出了利用光学系统放大图像的显示方式，这就是背投式彩色电视机应用的理论依据。根据这种理论依据，人们研制出了“高清”背投式彩色电视机。背投式彩色电视机是一种将彩色电视画面信号投射到屏幕上的显示设备，它具有屏幕大、亮度高、色彩鲜艳和画面清晰等特点。随着电视教学、商业博览的发展，背投式彩色电视机得到了广泛的应用。任务四背投式彩色电视机背投式彩色电视机的性能特点主要有以下几条。(1)1250线逐行扫描，显示图像细致，层次分明。双倍提升纵向扫描线，使扫描密度达到传统隔行扫描的两倍，眼睛可见的扫描线降低到最少，细节图像清晰度可见，可演绎出清晰细腻、接近于完善的图像。(2)数字变频，画面稳定无闪烁。将50Hz隔行扫描信号转换成60Hz逐行扫描信号，消除了普通彩色电视机的大面积闪烁和图像的行结构及行间的闪烁、抖动，使图像清晰度和画面的透亮感及稳定性达到了更理想的状态。(3)数字会聚。采用最新一代数字会聚技术，在整个单元屏幕上实现三基色的精确会聚重合和极小的几何失真。同时可根据使用环境(地磁)的变化，采用遥控方式实现会聚偏移和几何矫(校)正维护，使投影单元保持最佳的会聚特性和几何特性。任务四背投式彩色电视机(4)超宽视角，突破传统视角